[發(fā)明專(zhuān)利]一種電子卡規(guī)的校準(zhǔn)及評(píng)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810156287.5
• 申請(qǐng)日: 2018-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108413855B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 第一拖拉機(jī)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B7/00
• 分類(lèi)號(hào): G01B7/00
• 代理公司: 41120 洛陽(yáng)公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 陳英超

1.一種電子卡規(guī)的校準(zhǔn)及評(píng)定方法，其特征在于：

1）.校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)：校準(zhǔn)電子卡規(guī)的校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)件，以下簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)件，為高精度的圓柱體，其設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)被校準(zhǔn)的電子卡規(guī)尺寸及精度來(lái)確定，標(biāo)準(zhǔn)件大徑、小徑尺寸與被校準(zhǔn)卡規(guī)的上限及下限尺寸一致，即分別設(shè)計(jì)為ΦD和ΦD-T，T為電子卡規(guī)的上下限尺寸之差，標(biāo)準(zhǔn)件尺寸精度按小于或等于電子卡規(guī)分辨力的1/4設(shè)計(jì)，其形位誤差和表面質(zhì)量與尺寸精度應(yīng)相匹配，表1中給出了標(biāo)準(zhǔn)件精度限值及相關(guān)技術(shù)要求：

表1 電子卡規(guī)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)要求

標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)型式可分為兩種：?jiǎn)我粯?biāo)準(zhǔn)件和組合式標(biāo)準(zhǔn)件，對(duì)于標(biāo)稱(chēng)尺寸大于或等于100mm的電子卡規(guī)，其標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)設(shè)計(jì)為單一標(biāo)準(zhǔn)件，即一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件只針對(duì)一種電子卡規(guī)的校準(zhǔn)，除設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件的上、下極限尺寸ΦD及ΦD-T以外，同時(shí)設(shè)計(jì)端面尺寸L與電子卡規(guī)標(biāo)稱(chēng)尺寸相同,作為輔助校準(zhǔn)使用，對(duì)于電感式和電容式卡規(guī)，其標(biāo)準(zhǔn)件精度分別為0.5～0.7μm及1.5～2.0μm，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件均應(yīng)達(dá)到校準(zhǔn)對(duì)應(yīng)電子卡規(guī)的技術(shù)要求；而對(duì)于標(biāo)稱(chēng)尺寸小于100mm的卡規(guī)，其標(biāo)準(zhǔn)件可成組設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)為二組標(biāo)稱(chēng)尺寸不同的標(biāo)準(zhǔn)圓柱組合成一個(gè)組合式標(biāo)準(zhǔn)件，對(duì)應(yīng)二種不同電子卡規(guī)或一種可調(diào)整式電子卡規(guī)校準(zhǔn)；針對(duì)電感式或電容式電子卡規(guī)，其組合式標(biāo)準(zhǔn)件的精度分別為0.5μm及1.5μm，其單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件尺寸分別為ΦD、ΦD-T或Φd、Φd-T，對(duì)應(yīng)于各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件的上限及下限尺寸；在特殊情況下，如針對(duì)尺寸小于50mm的可調(diào)式電子卡規(guī)，可以設(shè)計(jì)成二個(gè)以上不同尺寸組合的一個(gè)組合標(biāo)準(zhǔn)件，對(duì)應(yīng)卡規(guī)多種不同尺寸的上下限值的校準(zhǔn)；制造完成后的標(biāo)準(zhǔn)件，在使用前應(yīng)對(duì)其各段尺寸的示值誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，以確定標(biāo)準(zhǔn)件直徑的上、下限尺寸及端面尺寸，具體校準(zhǔn)方法可在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上采用四等量塊以比較法進(jìn)行測(cè)量確定，以確保標(biāo)準(zhǔn)件精度滿足技術(shù)要求；

2）. 電子卡規(guī)的校準(zhǔn)：利用符合要求的標(biāo)準(zhǔn)件，采用比較測(cè)量的方法對(duì)電子卡規(guī)示值誤差實(shí)施的校準(zhǔn)；校準(zhǔn)前被校電子卡規(guī)在室內(nèi)平衡溫度的時(shí)間不少于2小時(shí)，控制室內(nèi)工作溫度在20±2℃及相對(duì)濕度45%～75%，使卡規(guī)彈性元件及卡爪形變穩(wěn)定，對(duì)卡規(guī)校準(zhǔn)所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)件完成加工后應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)以確定標(biāo)準(zhǔn)件的量值；兩種比較測(cè)量校準(zhǔn)卡規(guī)示值誤差的方法如下：一種是先將電子卡規(guī)卡在標(biāo)準(zhǔn)件的下限尺寸使數(shù)顯表置零，再將卡規(guī)卡在標(biāo)準(zhǔn)件的上限尺寸，從數(shù)顯表上讀數(shù)，將讀數(shù)值減去標(biāo)準(zhǔn)件上限尺寸實(shí)際值即為該卡規(guī)的單次測(cè)量示值誤差，用公式表示如下：

e_i = l_i-l 【1】

式中：e_i ——上限尺寸示值誤差第i次測(cè)量單次示值誤差；

l_i——第i次測(cè)量卡規(guī)上限尺寸記錄的示值；

l——校準(zhǔn)件上限實(shí)際尺寸，通常是標(biāo)稱(chēng)值；

另一種方法是先將電子卡規(guī)卡在標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)稱(chēng)尺寸L上對(duì)零，再將卡規(guī)分別卡在標(biāo)準(zhǔn)件的上限和下限尺寸，從數(shù)顯裝置上分別讀數(shù)，將讀數(shù)值分別減去標(biāo)準(zhǔn)件上、下限尺寸實(shí)際值即為該卡規(guī)的上、下尺寸單次測(cè)量示值誤差e_i； e_i仍可按式【1】計(jì)算，只是在校準(zhǔn)下限示值誤差時(shí)，公式中l(wèi)_i為第i次測(cè)量卡規(guī)下限尺寸記錄的示值，而l為校準(zhǔn)件下限實(shí)際尺寸；

上述校準(zhǔn)方法單次測(cè)量重復(fù)進(jìn)行5次，得到e_i，即e₁、e₂、e₃、e₄、e₅中，取e_i中絕對(duì)值最大的作為相應(yīng)尺寸示值誤差的校準(zhǔn)結(jié)果e，表達(dá)式如下：

e = Max｛e_i｝= Max｛e₁，e₂，e₃，e₄，e₅｝ 【2】

下表2是根據(jù)各類(lèi)電子卡規(guī)的精度及使用要求，提出的示值誤差限值要求，其中T為被測(cè)工件尺寸的公差要求，一般可為所選擇電子卡規(guī)的上、下限尺寸之差；通常電子卡規(guī)滿足了此技術(shù)要求才能保證其檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，故卡規(guī)示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果e均不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的示值誤差允許值；

表2 電子卡規(guī)示值誤差允許值

3）.卡規(guī)校對(duì)件的校準(zhǔn)：在對(duì)電子卡規(guī)進(jìn)行校準(zhǔn)后還應(yīng)對(duì)其附帶的校對(duì)件實(shí)施校準(zhǔn)，以滿足卡規(guī)現(xiàn)場(chǎng)校對(duì)核查需要，確保電子卡規(guī)處于準(zhǔn)確穩(wěn)定的技術(shù)狀態(tài)；校準(zhǔn)電子卡規(guī)用校對(duì)件的校準(zhǔn)采用規(guī)格為0-100mm、分度值為1μm及不確定度0.3μm的測(cè)長(zhǎng)儀，同時(shí)選用規(guī)格為0.5-100mm及不確定度0.20μm＋2×10^-6L的四等量塊，在溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度45%～75%的室內(nèi)進(jìn)行；對(duì)于尺寸大于100mm的校對(duì)件用測(cè)長(zhǎng)機(jī)加量塊進(jìn)行校準(zhǔn)；對(duì)校對(duì)件進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，先用四等量塊組合成校對(duì)件上限尺寸的標(biāo)稱(chēng)值，放置在符合要求的測(cè)長(zhǎng)儀上讀取組合量塊標(biāo)準(zhǔn)值l_b，然后取下量塊將校對(duì)件上限尺寸放置在測(cè)長(zhǎng)儀上讀取上限尺寸數(shù)據(jù)即測(cè)量值l₁，參照公式【1】?jī)纱巫x數(shù)之差即為校對(duì)件上限尺寸單次測(cè)量的示值誤差e₁；按同樣程序進(jìn)行至少三次等精度重復(fù)測(cè)量，得到的l_i，即l_1、l_2、l₃，分別減去l_b，得三次測(cè)量的示值誤差e_1、e_2、e₃，取三次測(cè)量結(jié)果平均值e_p作為校對(duì)件上限尺寸示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果，即：

e_p =Σe_i/3 =Σ（l_i- l_b）/3 【3】

式中l(wèi)_b 為量塊組合尺寸；i取值分別為1、2、3；

用同樣方法對(duì)校對(duì)件的下限尺寸進(jìn)行校準(zhǔn)，取其至少三次重復(fù)測(cè)量的平均值作為其下限尺寸示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果，以上方法同樣適用于標(biāo)準(zhǔn)件的校準(zhǔn)；對(duì)于校準(zhǔn)后的校對(duì)件應(yīng)重新賦值，即用校準(zhǔn)結(jié)果實(shí)際值替代原校對(duì)件的上、下限標(biāo)稱(chēng)值，以便確保用其校對(duì)核查使用中的電子卡規(guī)時(shí)的準(zhǔn)確度；在符合相關(guān)條件時(shí)校準(zhǔn)后的校對(duì)件也可用于配套卡規(guī)示值誤差校準(zhǔn)；

4）.電子卡規(guī)符合性判定：通常經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后的電子卡規(guī)給出示值誤差的測(cè)得值e和其相應(yīng)的測(cè)量不確定度U；需要分析電子卡規(guī)校準(zhǔn)過(guò)程測(cè)量不確定度影響的主要來(lái)源，按照其各數(shù)值公式合成計(jì)算擴(kuò)展不確定度U；根據(jù)使用需要對(duì)電子卡規(guī)的示值誤差符合性進(jìn)行評(píng)定，當(dāng)測(cè)量不確定度U與最大允許誤差M的比值U/M≤1/4時(shí), U可忽略不計(jì)，其示值誤差小于最大允許誤差值時(shí)可判定電子卡規(guī)合格；當(dāng)U/M＞1/4時(shí)，在電子卡規(guī)的符合性判定時(shí)需要考慮示值誤差的測(cè)量不確定度后進(jìn)行準(zhǔn)確判定；下表3是根據(jù)各類(lèi)使用中的電子卡規(guī)的精度及示值誤差評(píng)定要求，提出在兩種不同的范圍內(nèi)示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果的判定方法，只要滿足了這些技術(shù)要求才能得出電子卡規(guī)合格與否的結(jié)論，從而作為評(píng)定電子卡規(guī)能否繼續(xù)使用的參考依據(jù)；當(dāng)示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果e之絕對(duì)值 E≤Μ-U時(shí)電子卡規(guī)判定合格，而當(dāng)E＞Μ+U時(shí)卡規(guī)為不合格；對(duì)于E處于（Μ-U）～（Μ+U）之間的待定區(qū)域時(shí)，應(yīng)采用更高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)后進(jìn)一步判定；對(duì)于可調(diào)式電子卡規(guī)，由于是多尺寸點(diǎn)的校準(zhǔn)，在分析評(píng)定中可以給出相應(yīng)各尺寸點(diǎn)單一值的評(píng)定結(jié)論，也可以給出電子卡規(guī)的評(píng)定結(jié)論，而只有該電子卡規(guī)各尺寸點(diǎn)的示值誤差均符合要求，方可得出電子卡規(guī)整體合格的結(jié)論；

表3 電子卡規(guī)示值誤差符合性判定表